提出了一种工作在太赫兹频段的双频微带天线。在普通矩形微带天线的基础上，在辐射贴片上加载45°和135°的矩形贴片增大辐射面积，增大高频谐振点处阻抗带宽。通过引入缺陷接地结构使得天线在接地板处的电流路径改变，并与辐射贴片相互耦合，从而实现双频特性。为提高天线增益，在辐射贴片边缘加载若干寄生矩形贴片，并增加了寄生贴片处的基板厚度。该款天线可以同时在520 GHz(508~532 GHz)和680 GHz(581~766 GHz)的频段下工作，其中高频段的相对带宽达到了27.5%，最大增益达到了3.54 dB和4.11 dB。该双频天线结构相对简单，各项性能指标稳定，对于工作在太赫兹频段上的通信系统和无线传输系统具有一定的应用价值。

为了满足可工作于太赫兹频段以及较好的方向性和高增益的需求, 在等离子体天线的基础上提出了新型等离子体-金属混合八木天线, 在其中将反射振子替换为夹直角反射板。根据等离子体天线及八木天线设计理论, 设计了该天线的结构并初步确定了其结构参数。通过电磁仿真研究了不同天线-顶点间距情况下天线的回波损耗、增益、电压驻波比和辐射方向图, 最终实现了结构参数优化。与不带反射板的天线的对比结果表明, 该结构具有更高的增益与更优的前后比。

建立了光刻工艺中内应力的三维有限元分析模型，采用热-结构耦合分析，研究了胶膜厚度、后烘温度以及降温速率对SU-8胶层中的内应力产生的影响。综合以上因素发现，较胶膜厚度和后烘温度，降温速率对胶膜应力影响最大，降温速率越小，胶膜内应力越小，当降温速率小于6 ℃/h时，进一步降低降温速率对内应力影响不大。根据上述仿真结果进行了全金属光栅的工艺实验，发现与内应力相关的问题得到了有效解决。

对双光栅绕射辐射器件谐振系统的Q值特性进行了分析, 研究了谐振系统结构参数对Q值的影响及其优化措施。结果表明, 双光栅绕射辐射器件谐振结构的Q值受矩形槽宽度和球面开放腔长度的影响最为明显。与奥罗管相比, 双光栅绕射辐射器件中光栅的引入对Q值的影响要小得多, 且光栅齿宽和齿深的增加都会导致谐振系统Q值降低。

介绍了制备某太赫兹频率真空辐射光栅的超厚胶光刻工艺，针对工艺中的难点(大厚度和高深宽比)展开了深入分析。实验分析了基片处理、涂胶、前烘、曝光、后烘、显影等工艺过程对光刻的影响，通过优化工艺参数，解决了胶膜脱落、开裂，不同胶层间的结合，光栅沟槽间的光刻胶残留等问题，成功制备了厚度为700 μm、深宽比为14的侧壁陡直、表面平整的双光栅结构胶膜。

针对双开槽的双光栅开放式谐振腔, 提出了一种基于矩形波导谐振腔理论的计算方法, 给出TE04模式场分布的结构设计修正公式, 用于进行准光学谐振腔结构设计优化, 通过增强电子注区域的电场强度, 可有效提高电子效率。同时对双光栅慢波结构“冷”色散特性进行了计算, 分析了不同参数对其高频特性的影响。结果表明, 双光栅槽宽和电子注通道宽度的变化会对其色散特性的频带上限产生较大影响。

行波管栅控电子枪各组件尤其是阴极和栅网的热形变对行波管电子光学性能有着较大的影响。基于有限元分析方法，利用热力场耦合对栅控电子枪热形变问题进行了研究，结果表明：阳极的总形变量最大，最高处达0.28 mm；控制栅网、阴影栅、阴极及部分支撑结构向着阳极方向发生形变，由温升引起的形变不会使控制栅网和阴影栅发生接触或交叉，而阴极形变量较大时，阴极与阴影栅则存在接触的危险，这对电子枪的工作性能有很大的影响，甚至会使阴影栅烧坏。降低电子截获率，适当增加控制栅网和阴影栅的厚度，使用热传导率高、线膨胀系数低的材料，可以减小栅控电子枪各组件的热形变。

利用ANSYS软件建立某Ka波段行波管2 mm阴极电子枪的有限元模型，并进行稳态及瞬态热分析，提取热流矢量图与温度分布图，得到阴极稳态时的温度分布及预热时间。对电子枪样品进行实验测试，得到的实测温度与模拟温度相差2%，因而在误差允许的范围内有限元方法是可行的。根据热流矢量图对热屏蔽筒进行结构优化，优化后，阴极温度比优化前提高了28 ℃，整枪最高温度提高了27 ℃，阴极预热时间缩短了40 s，缩短幅度达到33％。优化后的结构较大程度地提高了阴极的快启动性能，提升了行波管的快速反应能力。